Το Pitot-Static System εξουσιοδοτεί τα αεροσκάφη

Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς λειτουργεί ο δείκτης ταχύτητας αέρα; Η απάντηση βρίσκεται σε ένα βασικό σύστημα που ονομάζεται pitot-static σύστημα, το οποίο μετρά την πίεση αέρα ram και το συγκρίνει με τη στατική πίεση για να δείξει την ταχύτητα του αεροσκάφους μέσω του αέρα. Και αυτό δεν είναι μόνο αυτό που σας λέει. Αυτό το ίδιο στατικό σύστημα αέρα μας δίνει το υψόμετρο και μας λέει πόσο γρήγορα ανεβαίνουμε ή κατεβαίνουμε σε πόδια ανά λεπτό. Το σύστημα pitot-static τροφοδοτεί τρία βασικά όργανα αεροσκαφών: τον δείκτη ταχύτητας αέρα, τον υψομετρητή και τον κάθετο δείκτη ταχύτητας.

Συστατικά

• Pitot σωλήνα και γραμμή: Ο σωλήνας pitot είναι μια συσκευή σχήματος L που βρίσκεται στο εξωτερικό του αεροσκάφους που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα. Έχει ένα μικρό άνοιγμα στο μπροστινό μέρος του σωλήνα, όπου η πίεση αέρα (δυναμική πίεση) εισέρχεται στον σωλήνα και μια οπή αποστράγγισης στο πίσω μέρος του σωλήνα. Ορισμένοι τύποι ή σωλήνες pitot έχουν ένα στοιχείο ηλεκτρονικής θέρμανσης στο εσωτερικό του σωλήνα που εμποδίζει τον πάγο να αποκλείσει την είσοδο αέρα ή την οπή αποστράγγισης.
• Στατικά λιμάνια και γραμμές: Η στατική θύρα είναι μια μικρή είσοδος αέρα, που βρίσκεται συνήθως στο πλάι του αεροσκάφους, ξεβιδώνεται στην άτρακτο. Η στατική θύρα μετρά τη στατική (μη μετακινούμενη) πίεση του αέρα, η οποία είναι επίσης γνωστή ως πίεση περιβάλλοντος ή βαρομετρική πίεση. Ορισμένα αεροσκάφη διαθέτουν περισσότερα από ένα στατικά λιμάνια και ορισμένα αεροσκάφη διαθέτουν εναλλακτική στατική θύρα σε περίπτωση που μπλοκάρονται μία ή περισσότερες από τις θύρες.

• Οργανα: Το σύστημα pitot-static περιλαμβάνει τρία όργανα: τον δείκτη ταχύτητας αέρα, τον υψομετρητή και τον κάθετο δείκτη ταχύτητας. Οι στατικές γραμμές συνδέονται με τα τρία όργανα και η πίεση αέρα του εμβόλου από τον σωλήνα pitot συνδέεται μόνο με την ένδειξη της ταχύτητας αέρα.
• Εναλλακτική Στατική Θύρα (εάν υπάρχει): Ένας μοχλός στο θάλαμο διακυβέρνησης κάποιων αεροσκαφών λειτουργεί μια εναλλακτική στατική θύρα αν η κύρια στατική θύρα παρουσιάσει εμπλοκή. Η χρήση του εναλλακτικού στατικού συστήματος μπορεί να προκαλέσει ελαφρώς ανακριβείς μετρήσεις στα όργανα, καθώς η πίεση στο κουτί της καμπίνας είναι συνήθως υψηλότερη από τη μέτρηση των βασικών στατικών θυρών σε υψόμετρο.

Κανονική λειτουργία

Το pitot-static σύστημα λειτουργεί με τη μέτρηση και τη σύγκριση των στατικών πιέσεων και στην περίπτωση της ένδειξης ταχύτητας αέρα, τόσο στατική όσο και δυναμική πίεση.

• Airspeed: Ο δείκτης ταχύτητας αέρα είναι μια σφραγισμένη θήκη με εσωτερικό διάφραγμα μέσα του. Η θήκη που περιβάλλει το διάφραγμα αποτελείται από στατική πίεση και το διάφραγμα τροφοδοτείται με στατική και δυναμική πίεση σε αυτό. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα του αέρα, αυξάνεται επίσης η δυναμική πίεση στο εσωτερικό του διαφράγματος, προκαλώντας την επέκταση του διαφράγματος. Μέσω μηχανικής σύνδεσης και γραναζιών, η ταχύτητα του αέρα απεικονίζεται με ένα δείκτη βελόνας στην επιφάνεια του οργάνου.
• Υψόμετρο: Ο υψομετρητής λειτουργεί ως βαρόμετρο και τροφοδοτείται επίσης με στατική πίεση από τις στατικές θύρες. Μέσα από τη σφραγισμένη θήκη του οργάνου υπάρχει μια στοίβα σφραγισμένων διαχωριστικών με αεροθάλαμο, γνωστά και ως γκοφρέτες. Αυτά τα πλακίδια είναι σφραγισμένα με εσωτερική πίεση βαθμονομημένη στα 29,92 "Hg ή τυπική ατμοσφαιρική πίεση, τα οποία επεκτείνονται και συστέλλονται καθώς η πίεση αυξάνεται και πέφτει στην περιβάλλουσα θήκη του οργάνου .. Ένα παράθυρο Kollsman μέσα στο θάλαμο διακυβέρνησης επιτρέπει στον πιλότο να βαθμονομεί το όργανο η τοπική ρύθμιση υψομέτρου να λαμβάνει υπόψη την μη τυποποιημένη ατμοσφαιρική πίεση.
• VSI: Ο κατακόρυφος δείκτης ταχύτητας έχει ένα λεπτό σφραγισμένο διάφραγμα συνδεδεμένο στη στατική θύρα. Η περιβάλλουσα θήκη του οργάνου είναι επίσης σφραγισμένη και παρέχεται στατική πίεση αέρα με μετρημένη διαρροή στο πίσω μέρος της θήκης.Αυτή η μετρημένη διαρροή μετράει την αλλαγή της πίεσης σταδιακά, πράγμα που σημαίνει ότι αν το αεροπλάνο συνεχίσει να ανεβαίνει, η πίεση δεν θα συγκρατηθεί ποτέ αρκετά μεταξύ τους, επιτρέποντας την μέτρηση της ταχύτητας στην επιφάνεια του οργάνου. Μόλις το αεροπλάνο ξεπεράσει, οι πιέσεις τόσο από τη μετρημένη διαρροή όσο και από τη στατική πίεση από το εσωτερικό του διαφράγματος εξισώνονται και ο επιλογέας VSI επιστρέφει στο μηδέν για να δείξει πτήση σε επίπεδο.

Σφάλματα και μη φυσιολογική λειτουργία

Το πιο συνηθισμένο πρόβλημα με το pitot-static σύστημα είναι το μπλοκάρισμα του σωλήνα pitot ή των στατικών θυρών, ή και των δύο.

• Αν ο σωλήνας pitot μπλοκάρει και η οπή αποστράγγισης του παραμένει καθαρή, η ταχύτητα του αέρα θα διαβάσει μηδέν.
• Εάν ο σωλήνας pitot και η οπή αποστράγγισης του είναι αποκλεισμένοι, ο δείκτης ταχύτητας αέρα θα ενεργήσει σαν ένα υψόμετρο, διαβάζοντας υψηλότερες ταχύτητες αέρα με αύξηση του υψομέτρου. Αυτή η κατάσταση μπορεί να είναι επικίνδυνη αν δεν αναγνωριστεί αμέσως.
• Εάν η στατική θύρα (οι θύρες) μπλοκαριστούν και ο σωλήνας pitot παραμείνει λειτουργικός, ο δείκτης ταχύτητας αέρα θα λειτουργήσει ελάχιστα και οι ενδείξεις θα είναι ανακριβείς. Ο υψομετρητής θα παγώσει σε ένα μέρος όπου εμφανίστηκε το μπλοκάρισμα και το VSI θα δείξει μηδέν.

Ένα άλλο πρόβλημα με το pitot-static σύστημα περιλαμβάνει κόπωση μετάλλου, το οποίο μπορεί να επιδεινώσει την ελαστικότητα των διαφραγμάτων. Επιπλέον, οι αναταράξεις ή οι απότομες κινήσεις μπορούν να προκαλέσουν λανθασμένες μετρήσεις στατικής πίεσης.